((本小题满分12分)如图,已知,,,,.(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)若,求二面角的余弦值.-高三数学

题目简介

((本小题满分12分)如图,已知,,,,.(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)若,求二面角的余弦值.-高三数学

题目详情

((本小题满分12分)
如图,已知,

(Ⅰ)求证:;          
(Ⅱ) 若,求二面角 的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

证法一(Ⅰ):如图(1),取的中点M,连接AM,FM,

  ∴

,∴AM∥BE
又∵,,

∵CF="FD,DM=ME,  " ∴MF∥CE,
又∵,,
,   又∵,
,  
,
.-------5分
证法二:如图(2),取CE的中点N,连接FN,BN,



∵CF=FD,CN="NE, " ∴
,  ∴
,
∴AF∥BN, 又∵,
.------5分
(Ⅱ)解法一:如图(3)过F作交AD于点P,作PG⊥BE,连接FG.

,

∴FG⊥BE(三垂线定理).
所以,∠PGF就是二面角的平面角.
,知△是正三角形,
在Rt△DPF中,, ,∴PA=3,
,
, ∴
∴在Rt△PGF中,由勾股定理,得,
,即二面角的余弦值为.----12分
解法二:以A为原点,分别以AC,AB为轴、轴的正方向建立空间直角坐标系
如图(4)所示,则A(0,0,0),B(0,0,2), ,,于是,有


设平面BEF的一个法向量为,则
  令,可得,
设平面ABED的一个法向量为,则
  ,可得,

所以,所求的二面角的余弦值为.------12分

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